古代的
齒輪是用木材刻制或用金屬鑄造的,16世紀(jì)中葉以后的 200多年中,齒輪主要用于時鐘傳動,制造方法大多是在裝有旋轉(zhuǎn)的
銼刀或
銑刀的切齒裝置上粗切齒部,再用手工修整齒形。18世紀(jì)后期,傳遞動力所需的較大尺寸和較高精度的齒輪,一般都采用鑄造齒輪。19世紀(jì)20~30年代,英國的J.?怂购蚃.G.博德默爾等相繼研究了用多齒的成形銑刀銑削鑄鐵齒輪的方法。馬鈞發(fā)明的
指南車中也采用了
齒輪傳動,齒輪傳動一步一步進(jìn)步到至今,繼而被廣泛應(yīng)用于個大機(jī)械行業(yè)只能只中。
磨齒 一般用于已淬火齒面的精加工。成形法磨齒所用
砂輪的截形須根據(jù)齒輪齒槽的輪廓形狀用靠模修整。成形磨齒生產(chǎn)率較高,精度可達(dá)5~6級,但對不同齒數(shù)或模數(shù)的工件要專門修整砂輪,故只適用于大量生產(chǎn)。
展成法切齒 利用輪廓與被切齒輪輪廓相共軛的
刀具,并通過輪坯與刀具間的展成運(yùn)動將齒切出。展成法切齒能用一把刀具(或磨具)加工同一模數(shù)中不同齒數(shù)的齒輪,在齒輪加工中應(yīng)用最廣,常用的有插齒、滾齒、剃齒、珩齒、磨齒。
插齒 利用齒輪形
插齒刀或齒條形梳齒刀切齒。用插齒刀切齒時,刀具隨
插齒機(jī)主軸作軸向往復(fù)運(yùn)動,同時由機(jī)床傳動鏈?zhǔn)共妪X刀與工件按一定速比相互旋轉(zhuǎn)保證插齒刀轉(zhuǎn)一齒時工件也轉(zhuǎn)一齒,形成展成運(yùn)動,齒輪的齒形即被準(zhǔn)確地包絡(luò)出來 。如果在插齒機(jī)主軸上加設(shè)螺旋導(dǎo)軌,利用斜齒插齒刀也能加工斜齒輪。如果在插齒機(jī)工作臺上安裝一個插齒條的附件,使工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動,則能插削齒條。插齒能適應(yīng)較小的空刀距離,適于加工帶凸肩的齒輪或空刀槽窄的多聯(lián)齒輪,同時也便于加工扇形齒輪、內(nèi)齒輪和非圓齒輪。插齒的加工精度可達(dá)6~8級。
用梳齒刀切齒的工作原理與用插齒刀切齒基本相同。但梳齒刀不能切內(nèi)齒,而且由于刀具受長度限制,切完一齒后需要相對于工件作精確的回程運(yùn)動,影響生產(chǎn)率,機(jī)床結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,故已很少用梳齒刀切齒。
滾齒 利用蝸桿形的齒輪
滾刀在滾齒機(jī)上加工外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪。滾齒時,滾刀相當(dāng)于一個螺旋角很大的斜齒輪與被切齒輪作空間交軸嚙合,滾刀的旋轉(zhuǎn)形成連續(xù)的切削運(yùn)動。加工直齒輪時,滾刀每轉(zhuǎn)一周,工件齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于滾刀的頭數(shù),形成展成運(yùn)動并包絡(luò)切出齒形。為了切出全部齒寬,滾刀還沿工件軸向進(jìn)給。加工斜齒輪時,隨著滾刀沿工件的軸向進(jìn)給,工件還應(yīng)附加一個與斜齒輪的螺旋角相適應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。滾齒的加工精度一般為6~8級,特精滾齒可達(dá)4級。滾齒是連續(xù)切削,無退刀和空程,故生產(chǎn)率高。當(dāng)采用
高速鋼滾刀時,切削速度一般為40米/分左右;采用
硬質(zhì)合金滾刀的高速滾齒,切削速度可達(dá)200米/分左右。滾齒不能加工內(nèi)齒輪和空刀槽較窄的多聯(lián)齒輪。
剃齒 利用
剃齒刀在
剃齒機(jī)上對齒輪齒面進(jìn)行精整加工,常作為滾齒或插齒的后續(xù)工序,一般加工余量為0.05~0.1毫米(單面),剃齒后可使齒輪精度大致提高一級,齒面粗糙度達(dá)
Rɑ1.25~0.32微米。剃齒時,剃齒刀與工件相當(dāng)于無齒側(cè)間隙的螺旋齒輪空間交軸嚙合,并對工件施加徑向壓力,由剃齒刀帶動工件旋轉(zhuǎn),剃齒刀齒面上的小槽所形成的刃口與工件齒面間相對滑移(滑移速度約25米/分左右),切下極薄的切屑。剃齒刀與工件在理論上是點(diǎn)接觸,為了剃削全齒寬,工件必須作往復(fù)運(yùn)動,每次往復(fù)運(yùn)動后還要有徑向進(jìn)給運(yùn)動。最后停止進(jìn)給再往復(fù)幾次,可減小齒面粗糙度。往復(fù)運(yùn)動方向與工件軸線一致時稱為軸向剃齒,其生產(chǎn)率較低。如往復(fù)運(yùn)動方向與工件軸線交叉成一角度,則稱為對角線剃齒或切向剃齒(交叉角為90°時),其生產(chǎn)率比軸向剃齒高3~4倍,但設(shè)備較復(fù)雜。如采用特殊的雙曲面體剃齒刀,還可進(jìn)行生產(chǎn)率更高的徑向剃齒(也稱高速剃齒)。如需要把齒部剃成鼓形,則剃齒機(jī)的工作臺需要增加一個擺動機(jī)構(gòu)。
磨齒 展成法磨齒有多種方式,但基本原理都是將運(yùn)動中的砂輪表面作為假想齒條的齒面與被磨齒輪作嚙合傳動,形成展成運(yùn)動磨出齒形。常用的方法有4種。①錐面砂輪磨齒:砂輪截面如齒條的截面。磨齒時,砂輪沿齒長方向作往復(fù)運(yùn)動,工件回轉(zhuǎn)并移動,磨削齒槽的一個側(cè)面;又反向回轉(zhuǎn)并反向移動,磨削齒槽的另一側(cè)面。磨完一個齒槽的兩面后,再分度磨下一個齒槽。②碟形雙砂輪磨齒:利用兩個碟形砂輪端平面上一條環(huán)形窄邊進(jìn)行磨削。磨完兩個齒面后進(jìn)行分度再磨另外兩個齒面。為了磨出全齒長,砂輪與工件應(yīng)沿齒長方向作相對往復(fù)運(yùn)動。③大平面砂輪磨齒:用大直徑砂輪的端平面磨削,利用漸開線靠模板得到工件的展成運(yùn)動。磨完齒面一側(cè)后,分度再磨下一個齒的同一側(cè)面。全部磨完后工件反向安裝再磨另一側(cè)的齒面。④蝸桿砂輪磨齒:工作原理與滾齒相同,但所用蝸桿砂輪的直徑比滾刀大得多。由于磨齒時連續(xù)分度,生產(chǎn)率高于其他磨齒方法。對于不同模數(shù)的齒輪需要更換不同的砂輪,修整砂輪也比較復(fù)雜,故這種方式只適于成批生產(chǎn)。